据英国《新科学家》杂志报道,在1953年和1954年芝加哥大学斯坦利·米勒教授对一些样本进行了研究,这是第一次实验证实从火山喷发分子和闪电火花中可生成构建蛋白质基础的氨基酸。目前,加州斯克里普斯海洋学协会的杰弗里·巴达(Jeffrey Bada)和同事们重新分析了50年前米勒的原始样本,他们发现了比当年米勒教授所探测到更多的有机分子,同时,他们进行了第二项实验,这是米勒计划却未实现发布的,该实验将为40亿年前早期地球生命如何形成提供至关重要的线索。
米勒于2007年去世,巴达作为他的第一批学生继承了他的遗愿,致力于米勒的办公室和实验室研究,今年初,巴达说,“我们通过对当年米勒的每一个实验进行再提取分析,我突然意识到,我手中掌握着大量的原始样本,我们可以采用现代分析方法进行重新调查,这是当年米勒未曾实现的。”
在典型的米勒和尤里(美国化学家,曾获1934年诺贝尔化学奖)实验中,米勒认为地球早期存在的气体和水进行加热,在模拟闪电的电流轰击下,这些气体和水混合物能够生成5种已鉴定的氨基酸。
然而米勒测试了三种闪电火花实验,其中一种实验模拟火山喷发状态,其喷射的物质可生成22种能够完全鉴定的氨基酸。
火山模拟实验装置与米勒的经典实验略微有些不同,它的玻璃试管变狭窄,有利于水蒸汽加速穿过电流,这种轻微的差异却带来了很大程度上的区别。巴达说,“该实验装置不仅生成多重混合的氨基酸,而且其中多数氨基酸都是之前早期地球模拟实验中从未探测到的。”
美国印地安那州立大学亚当·约翰逊(Adam Johnson)是该项研究合作者,他强调称,“许多氨基酸都附有羟基组(hydroxyl groups),这意味着它们具有更强的电抗性,并且在时间足够多的情况下,很可能形成一些完整的新分子结构。”
曾有一些批判性观点认为米勒的关于早期地球大气层的实验存在着一些错误,目前这项最新研究使米勒之前的实验获得了“第二次生命”。米勒实验烧瓶的状态不可能复制整个地球表面的情况,但是却代表了地球上一些小区域范围的特征。巴达指出,米勒实验模拟的气体普遍存在于当时的许多火山之中。以上所有的状况都需要电流,许多火山喷发的过程中都伴随着壮观的闪电现象。比如:2008年5月,智利柴滕火山9千年以来首次喷发便伴随着强烈的闪电出现。
巴达说,“并不像达尔文所论述的地球早期整个海洋中遍布着小池塘,实际上这些水温稍热的小池塘包含着火山岛屿潮间池和泻湖。”为什么火山模拟装置产出的水蒸汽存在着如此大的差异呢?其中一种可能性解释是在未来形成其他化合物反应之前这些水蒸汽能够促进形成新形式的氨基酸,这一过程不同于闪电火花实验。
美国宇航局天体生物学协会主管卡尔·皮尔彻(Carl Pilcher)说,“这是一项令人兴奋的研究结果,使科学家更深入地理解地球早期如何形成生命的。”同时,这项发现还提供了其他行星生命如何形成的重要线索,伴随出现闪电的火山喷发现象曾出现在火星和土卫六上,目前,巴达正在研制一种新型仪器装置,它能够探测到冻结在火星表面之下的少量氨基酸。